4.5. Člověk a příroda 4.5.1. Fyzika Cíle výuky předmětu Ţák by se měl naučit: uţívat základní fyzikální pojmy a také je rozpoznat v reálných situacích zapsat a popřípadě i načrtnout objekt, systém nebo jev, který pozoruje vysvětlit některé jevy pomocí známých zákonů nebo pomocí jednodušších jevů v jednodušších případech předpovědět, co se stane v určité situaci; rozhodnout, je-li za určitých okolností určitý jev moţný, nebo ne; u jednodušších jevů, které spolu souvisejí, určit, co je příčina a co následek provést a vysvětlit jednoduchý experiment, shromaţďovat a zpracovávat naměřená data vypočítat některé veličiny z jiných, určit hodnoty některých veličin z grafu nebo tabulky a obráceně; sestavit tabulku a graf z daných (zejména naměřených a pozorovaných) hodnot rozpoznat problém v určité situaci, navrhnout a naplánovat postup řešení problému řešit problém logickými i empirickými postupy a pokusem ověřit správnost řešení problému uvést příklady aplikace určitých fyzikálních jevů v praxi; posoudit důsledky určitého jevu z ekologického, ekonomického a zdravotního hlediska s porozuměním přečíst přiměřeně sloţitý text vyhledat potřebný údaj v encyklopedii, na internetu či v matematicko-fyzikálních tabulkách účinně se zapojovat do diskuse o řešení problému, obhajovat svůj názor věcnými argumenty, s porozuměním naslouchat druhým Časové a organizační vymezení Obsah vyučovacího předmětu vychází ze vzdělávacího oboru Fyzika vzdělávací oblasti Člověk a příroda stanovených RVPGV. Na gymnáziu je výuka vedena od 1. ročníku do 3. ročníku. Hodinová dotace předmětu fyzika je 2 hodiny výuky týdně a ve 2. a 3. ročníku jsou zařazena laboratorní cvičení s dotací 0,5 hodiny týdně, tedy kaţdý měsíc jedno dvouhodinové laboratorní cvičení. Na povinné hodiny navazují volitelné semináře ve třetím a čtvrtém ročníku gymnázia. Semináře dávají prostor hlubšímu zvládnutí probírané látky. Jejich cíle i je částečně pevně stanoveno a částečně obměňováno podle zaměření a poţadavků ţáků. Výuka probíhá převáţně v pracovně fyziky, v těsné blízkosti fyzikálního kabinetu. V učebně je umístěn počítač, video a dataprojektor. Výuka na gymnáziu vyuţívá nabídek KDF MFF UK, AV ČR, planetária, konání besed. Výchovné a vzdělávací strategie K utváření a rozvíjení klíčových kompetencí, jak je definuje RVP GV, volí předmět fyzika strategie, pro něţ je typický širší pohled na smysl výuky. Snahou je učinit tradičně spíše obtíţný předmět přístupnějším tak, aby podněcoval zájem většího počtu ţáků. Předmět fyzika je zřetelněji začleněn do širšího rámce výuky školy. Větší důraz je tak kladen na rozvoj klíčových kompetencí neţ na úzkou odbornost. Zodpovědnost za odbornou kvalitu výuky nadanějších ţáků přebírají ve větší míře neţ dosud volitelné semináře, organizované ve 3. a 4. ročníku.
Kompetence k učení - učitel zadává úkoly (referáty, fyzikální prezentace, úlohy s neúplným zadáním), k jejichţ splnění ţáci musí vyhledávat, třídit a zpracovávat informace z různých zdrojů soustavným vyţadováním rozboru fyzikálních vztahů a grafických závislostí posiluje u ţáků vědomí, ţe matematický aparát je efektivní a mocný nástroj pro popis a objasňování souvislostí přírodních jevů a pro aplikaci fyzikálních poznatků při řešení praktických úkolů zadáváním souhrnných opakování a komplexnějších úloh vede ţáky k systematizaci fyzikálních vědomostí a ke schopnosti jejich přenosu do jiných oborů vytváří vhodné příleţitosti (problémové úlohy, diskuze, rozbor mediálních zpráv), které motivují ţáky k pouţití fyzikálních vědomostí a dovedností k vysvětlování přírodních jevů, k předvídání jejich důsledků a k jejich technickým aplikacím vyţaduje od ţáků znalost odborné terminologie jako nezbytný předpoklad pro samostatné studium odborných textů rozvíjí kritičnost ţáků k vyhledávaným fyzikálním informacím tím, ţe je vede k nutnosti vyhledávat informace z různých zdrojů, porovnávat jejich obsah se zákonitostmi, které ţák zatím poznal Kompetence k řešení problémů učitel vyţaduje při řešení fyzikálních problémů přesný postup, který zahrnuje analýzu, matematizaci, vyřešení a interpretaci výsledku vede ţáky k vlastnímu hodnocení výsledků z hlediska jejich souladu s běţnou zkušeností analyzuje se ţáky jejich chybná řešení, nastiňuje moţnosti jak jim předcházet, rozvíjí metodiku správného postupu zadáváním a rozborem výsledků vhodných fyzikálních testů rozvíjí schopnost ţáků řešit problémy rychle a přitom numericky přesně výběrem vhodných problémů vede ţáky k moţnosti vyuţívat fyzikálních poznatků k řešení problémů z různých oblastí praktického ţivota Kompetence komunikativní učitel dbá při ústním i písemném projevu ţáků na jeho jasné a odborně přesné formulace s pouţitím odborné terminologie vyţaduje, aby ţák své fyzikální názory, postoje a řešení zdůvodnil na základě exaktních zákonů rozborem formálních chyb při zápisu řešení fyzikálních úloh rozvíjí schopnost jasného mimoverbálního vyjádření myšlenek s pouţitím symbolů Kompetence sociální a personální učitel vyuţívá skupinové práce ţáků (laboratorní práce, skupinové prezentace, skupinová práce ve výuce) a tím rozvíjí u ţáků schopnost spolupráce a rozdělování rolí v pracovním týmu a vede je k odpovědnosti za splnění společného úkolu jednotným hodnocením celé skupiny vyţaduje od ţáků dodrţování zásad BOZP při práci s technickými prostředky a tím formuje jejich odpovědný vztah k vlastnímu zdraví Kompetence občanská učitel vede ţáky k respektování autorských práv a legislativy při práci s informacemi tím, ţe důsledně vyţaduje uvádění zdrojů, z nichţ ţák čerpá informace při své samostatné práci (seminární práce, fyzikální prezentace, referáty) vyţaduje dodrţování termínů splnění stanovených úkolů kontroluje a hodnotí dodrţování stanovených zásad při práci v odborné učebně (provozní a laboratorní řád)
Kompetence k podnikavosti - učitel vede ţáky k rozvoji osobního potenciálu motivuje a vede ţáky k tomu, aby znalosti a zkušenosti získané v předmětu fyzika vyuţívali v zájmu své přípravy na budoucí studium a povolání vyţaduje dokončování práce v dohodnuté kvalitě a termínech Pokrytí průřezových témat předmětem OSOBNOSTNÍ A SOCIÁLNÍ VÝCHOVA Poznávání a rozvoj vlastní osobnosti - Zadáváním skupinové práce ţáků, rozvíjením schopnosti spolupráce, rozdělováním rolí ve skupině. Vedením k toleranci i ke kritickému hodnocení názoru ostatních ţáků. Seberegulace, organizační dovednosti a efektivní řešení problémů - Vedením ţáků k systematické práci, k uspořádání učiva v čase. Vyţadováním přesného postupu při řešení problémů. Analyzováním chybných řešení, rozvíjením metodiky správného postupu řešení. Sociální komunikace - Vedením k projevům úcty k práci ostatních. Vedením k zodpovědnosti za splnění společných úkolů. Vedením k účelové efektivní a přesné komunikaci. VÝCHOVA K MYŠLENÍ V EVROPSKÝCH A GLOBÁLNÍCH SOUVISLOSTECH Globální problémy, jejich příčiny a důsledky - Zařazováním aktuálních témat z oblasti vyuţitelnosti různých zdrojů energie. Organizováním besed na téma jaderná energie. ENVIRONMENTÁLNÍ VÝCHOVA Člověk a ţivotní prostředí - Naplňováním učiva výroba elektrické energie a jaderná energetika ve 3. ročníku. Organizováním besedy - Jaderná energetika (ČEZ) MEDIÁLNÍ VÝCHOVA Uţivatelé - Zařazováním čtení populárně vědeckých i odborných časopisů. FYZIKA - 1. ROČNÍK - DOTACE: 2, POVINNÝ FYZIKÁLNÍ VELIČINY A JEDNOTKY rozliší skalární veličiny od vektorových a využívá je při řešení fyzikálních problémů a úloh fyzikální veličiny, jednotky - základní, odvozené, násobné, dílčí, vedlejší převody jednotek vektorové, skalární veličiny operace s vektory Ch (1. ročník): Základní pojmy, veličiny a výpočty, M (3. ročník): Analytická geometrie
KINEMATIKA užívá základní kinematické vztahy při řešení problémů a úloh o pohybech rovnoměrných a rovnoměrně zrychlených/zpomalených mechanický pohyb vztaţná soustava dráha hmotného bodu rychlost hmotného bodu zrychlení hmotného bodu volný pád sloţené pohyby pohyb po kruţnici M (2. ročník): Polynomické funkce, M (3. ročník): Analytická geometrie DYNAMIKA objasní fyzikální podstatu Newtonových pohybových zákonů a jejich důsledků pro pohyb těles určí v konkrétních situacích síly působící na pevné těleso, kapalinu a plyn Ch (1. ročník): Chemické děje síla a její účinky Newtonovy zákony tíhová síla a tíha tělesa odporové síly hybnost tělesa inerciální a neinerciální vztaţná soustava dostředivá a odstředivá síla MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE využívá zákony zachování mechanické energie a hybnosti při řešení problémů a úloh mechanická práce mechanická energie kinetická a potenciální tíhová zákon zachování mechanické energie výkon a účinnost GRAVITAČNÍ POLE objasní fyzikální podstatu Newtonových pohybových zákonů a jejich důsledků pro pohyb těles využívá zákony zachování mechanické energie a hybnosti při řešení problémů a úloh Newtonův gravitační zákon gravitační a tíhové zrychlení při povrchu Země pohyby těles v blízkosti povrchu Země - vrhy pohyby těles ve větších vzdálenostech od Země
GG (1. ročník): Země jako vesmírné těleso GG (1. ročník): Země jako vesmírné těleso, M (3. ročník): Analytická geometrie MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA určí v konkrétních situacích síly působící na pevné těleso, kapalinu a plyn určí výslednici sil působících na pevné těleso a momenty sil pohyby tuhého tělesa moment síly vzhledem k ose otáčení skládání a rozklad sil dvojice sil těţiště tuhého tělesa rovnováţné polohy tělesa jednoduché stroje MECHANIKA TEKUTIN využívá zákony zachování mechanické energie a hybnosti při řešení problémů a úloh určí v konkrétních situacích síly působící na pevné těleso, kapalinu a plyn tlak v kapalině vyvolaný vnější silou tlak v kapalině vyvolaný její tíhou - hydrostatický tlak tlak vyvolaný tíhou vzduchu - atmosférický tlak vztlaková síla v kapalinách a plynech - Archimedův zákon proudění tekutin zákon zachování hmotnosti FYZIKA - 2. ROČNÍK - DOTACE: 2 1/2, POVINNÝ MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA objasní souvislost mezi vlastnostmi látek různých skupenství a jejich vnitřní strukturou a vzájemnou přeměnou aplikuje zákony zachování energie na termodynamické zákony při řešení konkrétních fyzikálních úloh Ch (1. ročník): Základní pojmy, veličiny a výpočty B (1. ročník): Obecná biologie částicová stavba látek kinetická teorie látek teplota a její měření vnitřní energie teplo přenos vnitřní energie 1. termodynamický zákon
PLYNY objasní souvislost mezi vlastnostmi látek různých skupenství a jejich vnitřní strukturou a vzájemnou přeměnou aplikuje zákony zachování energie na termodynamické zákony při řešení konkrétních fyzikálních úloh využívá stavovou rovnici ideálního plynu stálé hmotnosti při předvídání stavových změn plynu ideální plyn stavová rovnice ideálního plynu tepelné děje ideálního plynu práce ideálního plynu 2. termodynamický zákon tepelné motory PEVNÉ LÁTKY objasní souvislost mezi vlastnostmi látek různých skupenství a jejich vnitřní strukturou a vzájemnou přeměnou využívá znalosti základních krystalových soustav k stanovení vlastnosti pevné látky analyzuje vznik a průběh procesu pružné deformace pevných těles porovná zákonitosti teplotní roztažnosti pevných těles a kapalin a využívá je k řešení praktických problémů struktura pevných látek deformace pevného tělesa Hookův zákon teplotní délková a objemová roztaţnost KAPALINY objasní souvislost mezi vlastnostmi látek různých skupenství a jejich vnitřní strukturou a vzájemnou přeměnou porovná zákonitosti teplotní roztažnosti pevných těles a kapalin a využívá je k řešení praktických problémů struktura kapalin povrch kapaliny kapilární jevy objemová roztaţnost kapalin ZMĚNY SKUPENSTVÍ objasní souvislost mezi vlastnostmi látek různých skupenství a jejich vnitřní strukturou a vzájemnou přeměnou tání a tuhnutí vypařování, var a kondenzace sublimace fázový diagram
KMITAVÝ POHYB popíše mechanický kmitavý pohyb kmitavý pohyb harmonické kmitání, perioda, frekvence mechanický oscilátor nucené kmitání oscilátoru VLNĚNÍ objasní procesy vzniku, šíření, odrazu a interference mechanického vlnění postupné a stojaté vlnění vlnová délka, rychlost vlnění šíření vlnění v prostoru zvuk a jeho vlastnosti PRAKTICKÁ CVIČENÍ měří vybrané fyzikální veličiny vhodnými metodami, zpracuje a vyhodnotí výsledky měření měření veličin zpracování naměřených hodnot absolutní a relativní odchylka měření pozorování fyzikálních jevů vyvozování závěrů práce s grafy rozšiřující nebo doplňující příklady k probranému učivu FYZIKA - 3. ROČNÍK - DOTACE: 2 1/2, POVINNÝ ELEKTRICKÝ NÁBOJ porovná účinky elektrického pole na vodič a izolant elektrický náboj a jeho zachování Coulombův zákon elektrické pole, intenzita elektrické napětí kondenzátor
Ch (1. ročník): Redoxní reakce STEJNOSMĚRNÝ ELEKTRICKÝ PROUD využívá Ohmův zákon při řešení praktických problémů aplikuje poznatky o mechanismech vedení elektrického proudu v kovech, polovodičích, kapalinách a plynech jednoduchý elektrický obvod odpor vodiče Ohmův zákon pro část obvodu a pro celý obvod spojování rezistorů práce a výkon elektrického proudu polovodiče, elektrolyty, plyny MAGNETICKÉ POLE využívá zákon elektromagnetické indukce k řešení problémů a k objasnění funkce elektrických zařízení magnetické pole magnetická indukce magnetická síla elektromagnetická indukce STŘÍDAVÝ PROUD využívá zákon elektromagnetické indukce k řešení problémů a k objasnění funkce elektrických zařízení pokrytí průřezových témat ENVIRONMENTÁLNÍ VÝCHOVA Člověk a ţivotní prostředí ČnZ (2. ročník): Člověk a ţivotní prostředí vznik střídavého proudu a napětí výkon střídavého proudu trojfázová soustava střídavého proudu elektromotor transformátor výroba elektrické energie ELEKTROMAGNETICKÉ VLNĚNÍ objasní podstatu vzniku a šíření elektromagnetického vlnění spektrum elektromagnetického záření vznik elektromagnetického vlnění
SVĚTLO JAKO VLNĚNÍ porovná šíření různých druhů elektromagnetického vlnění v rozličných prostředích podstata světla zdroje a šíření světla jevy na rozhraní dvou prostředí optické spektrum interference světla stálost rychlosti světla v inerciálních soustavách OPTICKÉ ZOBRAZOVÁNÍ využívá zákony šíření světla v prostředí jednoduchými optickými systémy zobrazení zrcadlem zobrazení čočkou zorný úhel oko jako optická soustava lupa KVANTOVÁ FYZIKA objasní poznatky o kvantování energie záření a mikročástic kvantování energie foton fotoelektrický jev korpuskulárně vlnová povaha záření a mikročástic Ch (1. ročník): Atom, Ch (1. ročník): Periodická soustava prvků M (4. ročník): Kombinatorika, pravděpodobnost a statistika ATOMOVÁ FYZIKA popíše jadernou přeměnu z hlediska vstupních a výstupních částic i energie objasní zákon radioaktivní přeměny navrhne možné způsoby ochrany člověka modely atomu spektrum atomu vodíku elektronový obal atomu kvantování energie elektronu v atomu spontánní a stimulovaná emise, laser
před nebezpečnými druhy záření pokrytí průřezových témat ENVIRONMENTÁLNÍ VÝCHOVA Člověk a ţivotní prostředí jádro atomu radioaktivita jaderné reakce jaderná energie, jaderný reaktor Ch (1. ročník): Atom, Ch (1. ročník): Periodická soustava prvků, Ch (1. ročník): Chemické děje, Ch (1. ročník): Vodík, kyslík a jejich sloučeniny Ch (1. ročník): Atom, M (2. ročník): Exponenciální a logaritmická funkce PRAKTICKÁ CVIČENÍ měří vybrané fyzikální veličiny vhodnými metodami, zpracuje a vyhodnotí výsledky měření měření veličin zpracování naměřených hodnot pozorování fyzikálních jevů vyvozování závěrů práce s grafy rozšiřující nebo doplňující příklady k probranému učivu